《電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)功能安全要求及試驗(yàn)方法GBT+39086-2020》詳細(xì)解讀

《電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)功能安全要求及試驗(yàn)方法GB/T39086-2020》詳細(xì)解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4一般要求5相關(guān)項(xiàng)定義6危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估7功能安全要求8功能安全驗(yàn)證和確認(rèn)contents目錄附錄A(資料性附錄)以電池管理系統(tǒng)為相關(guān)項(xiàng)的危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(HARA)示例附錄B(資料性附錄)以動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)為相關(guān)項(xiàng)的危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(HARA)示例附錄C(資料性附錄)故障容錯(cuò)時(shí)間間隔(FTTI)確定方法示例011范圍電動(dòng)汽車用鎳氫動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)可參照?qǐng)?zhí)行的其他類型動(dòng)力蓄電池的管理系統(tǒng)電動(dòng)汽車用鋰離子動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)適用對(duì)象電池管理系統(tǒng)的功能安全要求功能安全要求的試驗(yàn)方法涵蓋內(nèi)容與安全相關(guān)的硬件和軟件要求010203電池管理系統(tǒng)以外的其他電動(dòng)汽車系統(tǒng)安全要求電池單體和電池模組的安全要求電池管理系統(tǒng)非功能安全方面的性能要求不包含內(nèi)容022規(guī)范性引用文件GB/TXXXX-XXXX（對(duì)應(yīng)ISO262622018）：道路車輛—功能安全GB/T20000.1-2014標(biāo)準(zhǔn)化工作指南第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化和相關(guān)活動(dòng)的通用術(shù)語GB/T38661-2020電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)技術(shù)條件主要引用的文件GB/T19596電動(dòng)汽車術(shù)語GB/T2900.41電工術(shù)語電氣元件輔助引用的文件輔助引用的文件SAEJ1939：商用車控制系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)（CAN）通訊協(xié)議這些規(guī)范性引用文件為《電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)功能安全要求及試驗(yàn)方法GB/T39086-2020》提供了術(shù)語定義、技術(shù)要求、功能安全概念及評(píng)估方法等基礎(chǔ)支持，確保電池管理系統(tǒng)的功能安全得到科學(xué)有效的保障?！啊?33術(shù)語和定義故障系統(tǒng)、子系統(tǒng)或部件不能執(zhí)行規(guī)定功能的狀態(tài)。電池管理系統(tǒng)是對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行監(jiān)控和管理的電子裝置，具備數(shù)據(jù)采集與處理、安全監(jiān)控、狀態(tài)估計(jì)、均衡控制和熱管理等功能。功能安全與電動(dòng)汽車安全相關(guān)的電子/電氣系統(tǒng)的功能在面臨潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，依然能夠正確地執(zhí)行其功能，或進(jìn)入安全狀態(tài)，從而避免不合理的風(fēng)險(xiǎn)。安全機(jī)制設(shè)計(jì)用來達(dá)到或保持功能安全狀態(tài)的一種技術(shù)解決方案。術(shù)語動(dòng)力蓄電池為電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)提供能量的蓄電池，主要由蓄電池模組、蓄電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、電氣及機(jī)械附件構(gòu)成。蓄電池管理系統(tǒng)動(dòng)力蓄電池管理系統(tǒng)應(yīng)能估計(jì)蓄電池的狀態(tài)（如荷電狀態(tài)SOC等），監(jiān)控和管理蓄電池的工作狀態(tài)，保證蓄電池在最佳的工作狀態(tài)下運(yùn)行，并預(yù)防可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況。均衡功能為消除單體蓄電池的不一致性對(duì)動(dòng)力蓄電池組性能的影響，所采取的對(duì)單體蓄電池進(jìn)行充電或放電的措施。熱管理功能為保證動(dòng)力蓄電池在適宜的溫度范圍內(nèi)工作，電池管理系統(tǒng)所采取的散熱或加熱措施。定義01020304044一般要求電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障診斷、安全保護(hù)及信息交互等功能。功能性系統(tǒng)應(yīng)具有高可靠性和穩(wěn)定性，確保在各種環(huán)境下均能正常工作?？煽啃韵到y(tǒng)應(yīng)能與不同型號(hào)、規(guī)格的電池兼容，實(shí)現(xiàn)無縫對(duì)接。兼容性4.1系統(tǒng)要求0102034.2硬件要求傳感器應(yīng)采用高精度傳感器，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。應(yīng)具備高性能的控制器，以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)和精確控制。控制器應(yīng)提供標(biāo)準(zhǔn)化的通信接口，便于與其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。通信接口應(yīng)具備高效的數(shù)據(jù)處理能力，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。數(shù)據(jù)處理應(yīng)制定完善的安全策略，防止系統(tǒng)被惡意攻擊或數(shù)據(jù)泄露。安全策略應(yīng)采用穩(wěn)定可靠的操作系統(tǒng)，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。操作系統(tǒng)4.3軟件要求系統(tǒng)應(yīng)符合相關(guān)電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，防止電擊、火災(zāi)等事故的發(fā)生。電氣安全系統(tǒng)應(yīng)具備必要的機(jī)械防護(hù)措施，確保操作人員的安全。機(jī)械安全應(yīng)采取加密、認(rèn)證等措施，確保系統(tǒng)信息的安全性。信息安全4.4安全要求055相關(guān)項(xiàng)定義電池管理系統(tǒng)指安裝在電動(dòng)汽車上，用于對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行監(jiān)控和管理的電子裝置。相關(guān)項(xiàng)范圍包括電池管理系統(tǒng)的硬件、軟件及其在車輛上的安裝和連接等。5.1電池管理系統(tǒng)相關(guān)項(xiàng)安全目標(biāo)指電池管理系統(tǒng)在特定條件下應(yīng)達(dá)到的安全性要求，如防止電池過充、過放、過熱等。安全機(jī)制指為實(shí)現(xiàn)安全目標(biāo)而設(shè)計(jì)的控制策略、故障診斷與處理等功能。危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估通過對(duì)電池管理系統(tǒng)可能存在的危害進(jìn)行識(shí)別、分析和評(píng)估，確定相應(yīng)的安全目標(biāo)和安全機(jī)制。5.2功能安全相關(guān)項(xiàng)5.3試驗(yàn)方法相關(guān)項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)電池管理系統(tǒng)的功能安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)，確定其是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。試驗(yàn)步驟詳細(xì)描述了進(jìn)行各項(xiàng)功能安全試驗(yàn)的具體操作流程和方法。試驗(yàn)條件指進(jìn)行電池管理系統(tǒng)功能安全試驗(yàn)時(shí)應(yīng)滿足的環(huán)境條件、設(shè)備條件等。066危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估危害識(shí)別對(duì)電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)可能出現(xiàn)的危害進(jìn)行識(shí)別，包括但不限于電池過充、過放、過熱、短路等。危害分類危害影響分析危害分析根據(jù)危害的嚴(yán)重程度和發(fā)生頻率，對(duì)識(shí)別出的危害進(jìn)行分類，以便后續(xù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和處理。分析各類危害對(duì)電池管理系統(tǒng)、車輛及乘員可能造成的影響，包括安全性、可靠性等方面的影響。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法采用定性和定量相結(jié)合的方法，對(duì)識(shí)別出的危害進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定風(fēng)險(xiǎn)的大小和可接受程度。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，將風(fēng)險(xiǎn)劃分為不同等級(jí)，如低風(fēng)險(xiǎn)、中等風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)處理措施針對(duì)不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)，制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)處理措施，包括風(fēng)險(xiǎn)降低、風(fēng)險(xiǎn)接受、風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避等。同時(shí)，對(duì)處理措施的實(shí)施效果進(jìn)行監(jiān)控和評(píng)估，確保風(fēng)險(xiǎn)得到有效控制。077功能安全要求電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池電壓、電流、溫度等參數(shù)的功能，確保電池在安全范圍內(nèi)運(yùn)行。電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)能夠基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)電池狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，包括電池的剩余電量(SOC)、健康狀態(tài)(SOH)等，為車輛提供準(zhǔn)確的電池狀態(tài)信息。電池狀態(tài)評(píng)估7.1電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)與評(píng)估故障診斷電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備故障診斷功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并定位電池系統(tǒng)中的潛在問題。故障處理系統(tǒng)應(yīng)能夠根據(jù)診斷結(jié)果采取相應(yīng)的處理措施，如隔離故障電池單體、降低電池功率輸出等，以確保車輛安全。7.2故障診斷與處理7.3安全防護(hù)與控制熱失控防護(hù)系統(tǒng)應(yīng)能夠監(jiān)測(cè)電池溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理熱失控現(xiàn)象，確保電池系統(tǒng)的熱安全。高壓安全防護(hù)電池管理系統(tǒng)應(yīng)具備高壓安全防護(hù)功能，防止電池系統(tǒng)發(fā)生高壓電擊等安全事故。數(shù)據(jù)記錄電池管理系統(tǒng)應(yīng)能夠記錄電池運(yùn)行過程中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如電壓、電流、溫度等參數(shù)的變化情況。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)7.4數(shù)據(jù)記錄與存儲(chǔ)系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，確保在車輛運(yùn)行過程中能夠持續(xù)記錄并保存電池系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，為后續(xù)故障排查和分析提供依據(jù)。0102088功能安全驗(yàn)證和確認(rèn)包括功能安全需求驗(yàn)證、功能安全設(shè)計(jì)驗(yàn)證、功能安全實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證以及功能安全評(píng)估驗(yàn)證等階段，確保電池管理系統(tǒng)的功能安全得到全面驗(yàn)證。驗(yàn)證流程在驗(yàn)證流程完成后進(jìn)行，通過對(duì)電池管理系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估，確認(rèn)其是否滿足功能安全要求。確認(rèn)流程8.1驗(yàn)證和確認(rèn)流程仿真測(cè)試通過建立電池管理系統(tǒng)的仿真模型，模擬實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中的各種情況，對(duì)系統(tǒng)的功能安全進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)車測(cè)試在實(shí)際車輛上對(duì)電池管理系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，評(píng)估其在真實(shí)環(huán)境中的功能安全表現(xiàn)。故障注入測(cè)試通過人為注入故障，測(cè)試電池管理系統(tǒng)在異常情況下的反應(yīng)和處理能力，驗(yàn)證其功能安全性能。8.2驗(yàn)證和確認(rèn)方法驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)制定明確的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，包括各項(xiàng)功能安全指標(biāo)的驗(yàn)證方法和評(píng)判準(zhǔn)則，確保驗(yàn)證過程的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境和功能安全要求，制定確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電池管理系統(tǒng)的功能安全性能進(jìn)行評(píng)估和確認(rèn)。8.3驗(yàn)證和確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)VS詳細(xì)記錄驗(yàn)證過程中的測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果以及問題分析等內(nèi)容，為后續(xù)的確認(rèn)工作提供依據(jù)。確認(rèn)報(bào)告根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的評(píng)估結(jié)果，編寫確認(rèn)報(bào)告，總結(jié)電池管理系統(tǒng)的功能安全性能表現(xiàn)，并提出改進(jìn)意見和建議。驗(yàn)證報(bào)告8.4驗(yàn)證和確認(rèn)報(bào)告09附錄A(資料性附錄)以電池管理系統(tǒng)為相關(guān)項(xiàng)的危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(HARA)示例A.1危害分析電池管理系統(tǒng)未能準(zhǔn)確控制充電過程，導(dǎo)致電池過充，可能引發(fā)電池?zé)崾Э亍⑵鸹鸬劝踩鹿?。電池過充電池管理系統(tǒng)未能及時(shí)預(yù)警或控制電池放電過程，導(dǎo)致電池過放，可能損壞電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響電池壽命和安全性能。電池過放電池管理系統(tǒng)未能有效監(jiān)測(cè)和控制電池溫度，導(dǎo)致電池溫度過高或過低，可能影響電池性能和安全性。溫度異常評(píng)估電池過充發(fā)生的可能性、嚴(yán)重程度以及可控性，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。電池過充風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分析電池過放對(duì)電池性能和安全性的影響，評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)程度，并提出相應(yīng)的預(yù)防和改進(jìn)措施。電池過放風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估綜合考慮溫度異常對(duì)電池性能、安全性以及整車性能的影響，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并制定針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)管理方案。溫度異常風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估A.2風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估A.3HARA流程示例確定電池管理系統(tǒng)的相關(guān)項(xiàng)和功能01明確電池管理系統(tǒng)的主要功能和相關(guān)項(xiàng)，為后續(xù)的危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供基礎(chǔ)。進(jìn)行危害識(shí)別02通過分析電池管理系統(tǒng)的功能和工作原理，識(shí)別出可能存在的危害事件。進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估03針對(duì)識(shí)別出的危害事件，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)控制措施。制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施04根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，以降低或消除風(fēng)險(xiǎn)。10附錄B(資料性附錄)以動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)為相關(guān)項(xiàng)的危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(HARA)示例危害分析010203危害識(shí)別針對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)，識(shí)別出可能的危害事件，如電池?zé)崾Э?、電池泄漏、電池短路等。危害分類根?jù)危害事件的性質(zhì)和嚴(yán)重程度，將其分為不同的類別，如安全類危害、環(huán)境類危害等。危害后果分析分析危害事件發(fā)生后可能造成的后果，包括人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失、環(huán)境影響等。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法介紹適用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，如風(fēng)險(xiǎn)矩陣法、故障樹分析法等，用于對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行量化評(píng)估。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分風(fēng)險(xiǎn)控制措施根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，將風(fēng)險(xiǎn)劃分為不同的等級(jí)，如高風(fēng)險(xiǎn)、中風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)等。針對(duì)不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)，提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，如加強(qiáng)電池系統(tǒng)的監(jiān)控和預(yù)警、優(yōu)化電池設(shè)計(jì)以提高安全性等。制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施并驗(yàn)證：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果，制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施，并通過試驗(yàn)或仿真驗(yàn)證其有效性。進(jìn)行危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：按照上述方法，對(duì)動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。收集相關(guān)資料：收集與動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)文檔、歷史故障數(shù)據(jù)等資料，為HARA提供輸入。確定HARA的目標(biāo)和范圍：明確進(jìn)行HARA的目的和需要分析的動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)范圍。組建HARA團(tuán)隊(duì)：組建由多學(xué)科專家組成的HARA團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)進(jìn)行危害分析和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。HARA示例流程在進(jìn)行HARA時(shí)，應(yīng)充分考慮動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)的特性和實(shí)際使用情況，確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。注意事項(xiàng)HARA是一個(gè)持續(xù)的過程，應(yīng)隨著技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求的變化不斷更新和完善。在制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施時(shí)，應(yīng)權(quán)衡安全性、經(jīng)濟(jì)性和可行性等多方面因素，確保措施的實(shí)施效果和可接受性。11附錄C(資料性附錄)故障容錯(cuò)時(shí)間間隔(FTTI)確定方法示例故障容錯(cuò)時(shí)間間隔，指從故障發(fā)生到系統(tǒng)進(jìn)入安全狀態(tài)或危險(xiǎn)被減輕所允許的最長(zhǎng)時(shí)間。FTTI概念FTTI的確定是功能安全開發(fā)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響到系統(tǒng)的安全性能和故障處理策略。重要性故障容錯(cuò)時(shí)間間隔（FTTI）定義通過分析故障對(duì)系統(tǒng)安全目標(biāo)的影響，確定合理的FTTI值?；诠收嫌绊懛治鲈谠O(shè)定FTTI時(shí)，應(yīng)充分考慮系統(tǒng)對(duì)故障的檢測(cè)與診斷能力，確保在FTTI內(nèi)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障?？紤]故障檢測(cè)與診斷時(shí)間FTTI確定方法根據(jù)具體系統(tǒng)特點(diǎn)和安全需求，設(shè)定合理的假設(shè)條件，如故障發(fā)